不少VR用户都吐槽过虚拟现实没有想像中真实【废话。除去画面清晰度、音效沉浸感等感官元素不够完美外，很重要的一点来自于交互方式的贫乏——简言之，很多现实中的操作，在VR里完全做不到啊喂！这是目前三自由度（3DOF）VR设备普遍存在的问题。

啥是三自由度VR设备？就是市面上几乎所有的眼镜盒子和VR一体机，它们大多数只能追踪到你头和手的角度，无法定位到它们的位移。所以，你就成为了空间里的一个无法走动、只能转动的定点。因为你再怎么移动，你看到的画面也毫无变化。大概是这样：

可是人在真实空间中的运动是六自由度（6DOF）的，就是沿三轴的平移+转动，3*2=6，即六自由度。关于6DOF度度如是说：

所以追踪不到位移的三自由度就显而易见地存在很多限制：比如，在很多3DOF VR游戏中，你想移动位置只能靠手部射线选取位置定点移动。比如，想近距离看看站在面前的VR女友，发现干著急也凑不过去。

那么问题来了：

VR设备达到6DOF后，有哪些3DOF没法实现的场景或操作，就有可能实现了呢？

说到VR里的 dof （自由度），还是要区分 手部自由度和 头部自由度。

手部只有 3dof 时，因为不能检测到 「前伸」动作，所以需要通过从手柄处 射出一条射线 来弥补，从而使用户能对远处的目标物体进行 操作 。3dof 比较适合的游戏有：

  1. 射击类游戏，因为目标物体都很远，所以本来就是属于 「射线类」操作，所以也就最能掩盖3dof的局限性。
  2. 刀剑类，比如「切水果」游戏，因为刀剑本身也相当于对 手柄的延伸，所以在操作上也会比较自然。
  3. 策略类，策略类一般游戏重点在于对不同物体的 控制，所以，使用射线操作，反而比用手直接去点击，要方便一些。这类游戏，也比较适合 3dof。
  4. 创意小游戏，这个分类直说起来比较抽象，用实际的例子对比就是 任天堂 Switch主机上的 「1-2 switch」类游戏，这些游戏很多是利用了 手柄的 姿态感测器，来设计出的一些妙趣横生的比赛游戏。

当手部增加到 6dof 时，除了上述游戏的体验会更真实自然外，又增加了新的游戏类型支持：「模拟动手类」 游戏，比如 办公室模拟（《Job Simulator》）、驾驶模拟（《StarTrek Bridge Crew》）、外科手术、化学实验 等，这类游戏，3dof 就不太适用，很难想像，用一根射线操作手术刀 ，是什么感觉。。

当 头部只有 3dof 时，相当于玩家的头部 在 虚拟空间中 的位置是固定的。也就没法做出：下蹲、靠近一个物体观察、躲避飞行物、大范围行走 等操作，只能玩一些「站桩」类游戏。如果是射击游戏，因为无法下蹲、躲避飞行物，所以沉浸感会差一些。

当 头部达到 6dof 时，便可以进行 虚拟场景游览 类游戏，在虚拟空间中 四处走动，靠近物体观察，从而达到很好的 沉浸感。

个人认为3Dof到6Dof是使虚拟现实更加真实的必然步骤，也可能在某方面上是最终步骤。

拿3Dof和6Dof打一个比方，3Dof就好比你有头有手，6Dof就好比你你是一个火柴人。

为什么这么做比喻，因为当你使用3Dof的VR设备时，你有头部即头盔可以360°的去观看去听，有手即手柄或是头盔上的确认键，可以做选择、抓取、触摸等动作。但是你能做到的仅仅是转动头部去看，就像是你的头部单纯的被禁锢在一个点上的感觉，让人感觉更像是旁观者而不是体验者。即使在通过软体做出移动的效果，给人的感觉也像是你的头被固定住，场景在移动。

那这种情况下刚好就可以与6Dof来做一下对比。为什么将六自由度比喻成火柴人，因为在6Dof的条件下，你不仅拥有了3Dof拥有的头和手，你还有了身体和腿，因为你能在固定的场景里进行移动，而不是你的头固定让场景跟著你移动，你可以通过你的腿和身体在X,Y，Z三轴进行普通的移动、侧身、下蹲等等真实的动作。这也使得你更加能够融入到虚拟的世界里一样。

那为什么把六自由度比喻成火柴人而不是人，因为据我所知目前现有的一体机设备能达到的最高高度莫过于头手6Dof，即PICO即将发布的Neo CV，所以技术刚刚的出现，也就代表著整体构造的不丰满，身体、手、腿等部位只能用概念去进行设定。随著技术的发展相信利用6Dof的技术能把用户塑造成一个在虚拟现实里现实的人。

可能大家会拿PCVR与一体机比较，确实PCVR能做到一体机做不到的真实感，但是PCVR的虚拟现实不是真正的虚拟现实，固定在一定空间里的现实，是真正的现实么？所以我认为VR一体机是今后VR的最终形式，因此从3Dof到6Dof的改变是VR前进的一大步，也是让虚拟现实更加现实的必然抑或最终步骤。

对于体验感的变更，3Dof和6Dof差别依旧很大比如一座虚拟的雕像3Dof能做到的就是你去选择一个点，你站在有限的固定点上去看这座雕像，而6Dof能让你围绕雕像行走，在无限的非固定点去观看。或许3Dof通过通过软体也能达到与6Dof相近的观测感，但是一个是真实的在行走、观看，而另一个则是一边「飘」一边看，哪种更真实就显而易见了。

相对于静物可能区别还不是很大，但是相对于需要移动的例如游戏类应用来说，36Dof的区别就更加明显了，6Dof可以做到通过蹲、侧身或移动来做到躲避，而3Dof不能。在游戏体验上差距就已经被拉的很大了。

何为3DoF、6DoF、9DoF？定位追踪对VR为何重要？

自由度（DoF）与刚体在空间内的运动相关，可以解释为「物体移动的不同基本方式」。

自由度总共有6个，可分成两种不同的类型：平移和旋转。

1. 平移运动

刚体可以在3个自由度中平移：向前/向后，向上/向下，向左/向右。

2. 旋转运动

刚体也可以在3个自由度中旋转：纵摇（Pitch）、横摇（Roll）和垂摇（Yaw）。

因此，3种类型的平移自由度+3种类型的旋转自由度 = 6自由度！

在任意一个自由度中，物体可以沿两个「方向」自由运动。例如，电梯限制在1个自由度中（垂直平移），但电梯能够在这个自由度中上下运动。同样，摩天轮限制在1个自由度中，但这是旋转自由度，所以摩天轮能够朝相反的方向旋转。

我们可以继续举例子，比如说主题公园。碰碰车总共有3个自由度：它只能在3轴中的2条里平移（无法像电梯那样上下移动）；然后它只能以一种方式旋转（无法像飞机那样纵摇和垂摇）。 所以2个平移+1个旋转=3自由度。

无论有多复杂，刚体的任何可能性运动都可以通过6自由度的组合进行表达。例如在你用球拍击打网球的时候，球拍的复杂运动可以表示为平移和旋转的组合。

3. 惯性测量单元和自由度

惯性测量单元（IMU）是一种通过感测器组合（加速度计、陀螺仪和磁力计）来测量和报告速度、方向和重力的电子设备。IMU过去的主要应用之一是作为飞机仪表设备，但现在它们已经应用于一系列电子设备，比如说智能手机。IMU的成本已经出现了大幅下降，映维网觉得我们今天可以认为3DoF定位问题已经得到了「解决」。但遗憾的是，IMU在实际应用中只能准确地测量和报告方向值（旋转），无法处理平移。

4. 九自由度是什么

IMU的世界里出现了有趣的术语，比如一系列关于「9自由度」IMU的说法，但这令人相当困惑，因为自由度总共只有6个。

基本上，很多IMU厂商都生造了「9自由度」一词来推销他们的产品，但这都不是真正意义上的自由度。9自由度主要是IMU内每一个感测器所能测量到的自由度的总和。比如，如果IMU搭载了一个可以测量3自由度的加速度计，一个能测量3自由度的陀螺仪，以及一个能测量3自由度的磁力计，厂商就有可能将其称之为9自由度IMU（九轴）。但这与现实不符，因为这3个感测器所测量的是相同的3自由度（只有方向）。

一个9自由度IMU（九轴）可能比6自由度IMU（六轴）更好，因为它可以通过感测器融合（结合来自不同感测器的数据）来提高最终输出的质量。然而，这仍然无法测量平移。

5. 为什么定位追踪对VR很重要

定位追踪是硬体与软体的组合，能够监测物体的绝对位置。这对VR而言非常重要，因为结合定位追踪，系统可以测量和报告真实意义上的6自由度。 由于虚拟现实是模拟（修改）现实，所以我们需要准确地追踪对象（如头部或手部）是如何在现实世界中移动，这样系统才能在VR世界中实现精确的映射。

比如，最初的Oculus Rift开发套件DK1只能提供3自由度（旋转）头部追踪。所以尽管你可以通过倾斜和转动头部来查看虚拟现实世界，但你无法探下头来观察地板上的物体，因为系统无法准确地判断头部位置。

缺乏真实感与DOF数量关系不大。

现在的VR设备主要模拟的是视觉和听觉，而现实世界中，人体对外的感知除了视觉和听觉外还有嗅觉味觉触觉和受力感，其中触觉与受力感对真实性的影响不比视觉来得小。以你的例子，就算前面站著VR女友，你的设备是6DOF的，你就能摸到了吗？恐怕你的手伸过去直接就穿过对方的身体了，这还不如手不能动呢。

所以就算你有6DOF，甚至你能稍微模拟一点受力感，依然不真实，典型就是HTC VIVE，6DOF的头显和手柄，手柄可以用震动简单的模拟受力感，但有几个人觉得HTC VIVE上的VR内容有多少真实感的？

结论：不要纠结于几个DOF这种无关紧要的东西。

市面上很多VR，或者大多消费者体验到的VR，的确是处于3Dof阶段的体验。首先个人观点是，3Dof体验也真实，只是不够完美。

在一些场景或操作当中，其实3Dof的体验足矣。譬如普通观影。在真实场景中，一般人去电影院看电影，都会基本上盯著大荧幕看，这跟使用VR设备观看其实并没有太多异样。但如果你纠结的是，你会去电影院还会吃吃零食，玩玩手机，这种操作，很抱歉，3Dof给不到你，6Dof更加给不到你。所以单纯从观影的操作来说，3Dof的体验足够真实。

又譬如，体验定点射击游戏。既然本来游戏的设置已经规定你在指定区域或空间运动，你只能左右摆动身体，进行对目标的射击，这说明已经你在真实环境中本来就受一定的限制。即使你到了虚拟环境中，这种「真实设置」无形地变换成「虚拟设置」，你也只能通过左右摆动身体进行操作，因此体验的效果也是非常贴近真实。目前大多数能体验射击游戏的VR设备，都有握感不错的手柄，上面的扳机也是模拟了真实枪支的感觉。

以上的情景或操作，都是在一定条件下达到真实感的，所以是不算完美的。

诚然，6Dof的操作的确可以把这种真实感提升得更完美。目前的PC VR都能够达到这种效果，并且在延迟等方面做得相当完美，几乎感受不到延迟感。

记得在PC VR体验过一个款烹饪的游戏，除了能够实现3Dof能实现的操作以外，也能够把手柄进行不同方位的移动，达到于真实情况一致。譬如要进行翻炒，手上的锅可以进行一个从后往前，从下往上的一个划圆的动作。这个动作其实是可以跟现实符合的，当然锅的重量，是没有办法模拟真实的。但对于3Dof，6Dof在此情境下可以实现，并且更加真实。

同样是射击游戏，如果具备6DOF的设备可以在虚拟空间中自由移动，躲避子弹或攻击，这一点跟真实情况也是非常接近。

个人认为3DoF与6DoF最直观的区别，是体现在对事物相对「位置」上的反馈，这种「位置」的反馈应该是广义上的，例如：物体距离的感知、人物姿势的感知……

因为3DoF只能模拟出一个刚体在X、Y、Z轴上的转动情况，所以在当前采用3DoF交互的VR设备体验中，我们仅能实现原地360°的旋转观看，人像是被固定在了某一个位置，无论我们实际身体姿势和位置怎样变化，视角与画面始终是固定的，这在一定程度上影响了体验的沉浸感。

而采用6DoF交互的VR设备，在3DoF的基础上，还可模拟刚体在X、Y、Z轴的平移情况，这使得我们在VR体验时所获得的视觉反馈会更加接近真实。

举个例子：当前很多VR设备应用都有「虚拟IMAX影院」的功能，用户戴上VR眼镜后，自己仿佛置身于一个IMAX电影院内。

3DoF的VR设备能做到的：大多是将观看者锁定在面向屏幕最中心的位置，四周空无一人。（默认的最佳观影位置，仿佛有种电影院包场的感觉）。

加入6DoF交互后能做到的：

①在影院中任意走动；

②根据自己喜好挑选观影的位置；

③根据观影者的不同姿势，对应调整其观看的画面视角；

④增加多人同场观影的社交场景后（假设是根据人物的实际条件建模），可能还会出现被前排人遮挡住视线的情况……

大概想到了这么多，如果6DoF的确能实现这样的场景还原，说不定以后的电影（话剧、歌剧、演唱会）市场也会有VR的一席之地

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